Die Bestimmung der Haftfestigkeit von Lackierungen, Beschichtungen oder Klebeverbunden ist ein wichtiges Analyseinstrument bei der Beurteilung von entsprechenden Fertigungsabläufen. Unter Verwendung einer neuen Zentrifugentechnologie wurde in einem AiF-Forschungsprojekt OKTETT die gesamte Prozesskette Vorbehandlung – Verklebung – Prüfung validiert.
Mit einer neuartigen analytischen Zentrifuge können Klebverbindungen, Beschichtungen und Kompositwerkstoffe untersucht werden. Die Idee der Wissenschaftler an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, BAM: Die Proben müssen nicht mehr eingespannt, sondern nur noch eingesteckt werden. Durch das einfache Einstecken der Prüfkörper ist eine sehr schnelle Beladung möglich. Zudem können bis zu acht Proben gleichzeitig unter identischen Bedingungen geprüft werden. Konventionelle Zugprüfmaschinen waren und sind nur in der Lage, einen (eingespannten) Probekörper zu testen. Das von BAM-Forschern bereits 2004 zum Patent angemeldete Funktionsprinzip wurde seitdem von der Berliner LUM GmbH als Lizenznehmer zum marktreifen Produkt weiterentwickelt.
In einem gemeinsamen Kooperationsprojekt der Firmen LUM GmbH, Tigres GmbH, TC Kleben GmbH und der beteiligten Forschungseinrichtungen BAM und Innovent wurde das Konzept der gleichzeitigen Prüfung von acht Fügepartnern mittels Zentrifugentechnologie nunmehr auf die Bereiche Vorbehandlung und Klebung erweitert. Zu diesem Zweck wurden zunächst Plasmaverfahren unter Verwendung von geeigneten atmosphärischen Freistrahlplasmadüsen zur gleichzeitigen Vorbehandlung von acht zu prüfenden Werkstoffoberflächen angewendet und getestet. Um dies zu erreichen, erarbeiteten Innovent und Tigres gemeinsam eine Lösung zur identischen Plasmavorbehandlung von gleichzeitig acht Prüfkörpern (s. Abbildung).
Die durch Innovent vorangebrachten Untersuchungen der plasmabehandelten Oberflächen beinhalteten insbesondere oberflächenanalytische Verfahren (Kontaktwinkelmessungen, Oberflächenenergiebestimmungen) zur Beurteilung der Homogenität der erzielten Plasmaaktivierung sowie eine Vielzahl von Haftfestigkeitsmessungen mittels Stirnabzugstest. Im Weiteren wurden bei der BAM mithilfe einer neu entwickelten Mehrprobenklebevorrichtung (MPKV) entsprechende Testverbunde der zuvor plasmaaktivierten Probekörper hergestellt und einer Zentrifugenprüfung unterzogen. Auch hier gewährleistet der Einsatz der MPKV eine identische Klebprozedur für bis zu acht Prüfkörper.
In Zusammenarbeit mit allen Partnern erfolgte eine Evaluierung der mittels OKTETT-Vorbehandlung und Klebung präparierten sowie unter Verwendung der Zentrifugentechnologie getesteten Probekörper. Ein weiteres Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts, das die Applikationstiefe der Zentrifugentechnologie signifikant erhöht, ist die Erweiterung der neuen Messmethodik auch auf den Bereich des Zugschertests. Für dieses Applikationsfeld wurden in enger Zusammenarbeit zwischen LUM, BAM und TC Kleben neuartige Probegeometrien für die Zentrifuge entwickelt und getestet.
Nicht zuletzt fließen die während der Projektlaufzeit erzielten Ergebnisse im Rahmen der Weiterbildung und des anwendungsorientierten Technologietransfers in die Arbeit des Technologiezentrums Kleben ein.
Die Ergebnisse des gemeinsamen Forschungsprojekts sollen dem interessierten Publikum unter anderem im Rahmen des nächsten AiF-Innovationstages Mittelstand präsentiert werden.
Text zum Titelbild: Plasmaunterstützte Vorbehandlung von acht Kunststoff-Prüfkörpern auf einem rotierenden Halter (Bild: Innovent e. V.)
